浅析基坑工程变形因素及防治措施

浅析基坑工程变形因素及防治措施

发表时间：2019-08-15T11:32:01.843Z 来源：《城镇建设》2019年10期作者：董鑫

[导读] 研究基坑变形的监测和预警技术至关重要，这对于保障基坑施工质量和安全发挥着关键的作用。

广东广州510075

摘要：在我国快速发展的过程中，随着建筑经济飞速发展，基坑工程向大深度、大面积发展，从而基坑变形问题日益突出，为控制基坑变形，分析与探讨其变形影响因素及防治措施，为相关方面的问题做研究参考。

关键词：基坑稳定；基坑变形；基坑支护变形；变形控制；变形监测；报警值

引言

由于我国不断推进现代化建设，城市的基础建设也得到相应的重视，建设工程不断增加，同时也对于其中的基坑施工质量和标准提出了更高的要求。在开展基坑建设的过程中，基坑常常会受到支护移动、基坑周围土体变形等多种因素而造成基坑出现较大的变形，不利于基坑施工，同时也对周围建筑物的稳定造成威胁。基坑变形监测和其预警技术的应用能够在基坑施工期间和后期维护工作中监测基坑变形发挥重要作用，是一种可靠的监测技术方法。通过持续、高效的对基坑进行监测和预警，能够及时地发现基坑的变形现象，并及时地采取相应的处理措施，从而保证基坑结构和周围结构的稳定。所以，研究基坑变形的监测和预警技术至关重要，这对于保障基坑施工质量和安全发挥着关键的作用。

1基坑变形种类及变形机理

（1）墙体水平变形：基坑开挖后，不论深浅，在还未设支撑时，不论刚性墙体还是柔性墙体，均为墙顶位移最大，随着开挖深度的增加，刚性墙体表现为向基坑内的三角形水平位移。而有支撑的柔性墙体，为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体中下部向基坑内突出，呈抛物线型。（2）墙体竖向位移：由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体向上发生位移。（3）坑底隆起变形：一般情况下，坑底隆起变形主要有：基坑开挖均引起基坑底土体回弹；挡墙在侧水土压力作用下，墙底与内外土体发生塑性变形而上涌；粘性土基坑积水，土吸水使土的体积增大而隆起。隆起变形一般在开挖深度不大时，基坑中部变形大，两边小。而当开挖深度加大时，隆起变形有中部向两边转移，两边大，中间小。4.地表沉降：由于基坑开挖造成地表沉降的影响因素主要是：基坑开挖级施工方式、基坑支护方式、地层性质、基坑开挖深度、支护墙体入土深度，开挖深度等。沉降形式主要有两种：凹槽形沉降和三角形沉降。凹槽形沉降主要发生在开挖深度比较大，支护墙体比较深，而且墙底土层压缩性小，刚性比较大的地区。悬臂结构沉降主要是三角形。地表沉降范围一般是1倍到4倍基坑深度。

2支护方案

针对上述技术难点，本工程采取了如下措施：1）在支护结构选型方面，本基坑周边环境极为复杂，且为深大基坑，故基坑整体上采用刚度较大的排桩支护，排桩直径为0.8m，间距为1.5m。北区基坑的西北角邻近地铁B2出入口，锚索打设长度受限，但该处为转角位置，具备内支撑支护条件，故采用单排桩+钢支撑支护。北区基坑西侧中段邻近地铁C2出入口地下结构段，锚索打设长度受限，考虑到基坑东西向宽度较大，采用内支撑方案造价较高，故通过增加支护结构刚度和锚索的竖向道数来减小锚索长度，支护桩采用双排桩，该位置竖向共设置6道预应力锚索，如图3所示。中区基坑西侧距离地铁区间隧道较近，锚索打设长度受限，但此处基坑相对较浅，故采用控制变形较好且无徐设置锚索的双排桩支护。2）在地下水处理方面，因坑外降水会引起土体有效应力增加，导致土层沉降变形，从而引起地铁结构的沉降变形，故本工程采用隔水帷幕并结合坑内疏干措施。隔水帷幕采用准850mm@600mm三轴水泥土搅拌桩，套接一孔法施工，以保证隔水帷幕搭接效果。另外，在该区段还设置了坑外回灌系统和水位观测井，以保证坑外地下水位稳定。3）在施工措施方面，先施工基坑支护桩和隔水帷幕，再施工基坑内的抗浮桩等工程桩；先施工双排桩的后排桩，再施工前排桩，可使先施工的支护桩预先发挥隔断作用。支护桩采用泥浆护壁或其他可靠的防塌孔措施，以保证孔壁稳定。土方开挖可按照“时空效应”原理进行设计和施工，做到随挖随撑、严禁超挖，减少基坑的暴露时间。应先开挖远离既有地铁结构一侧的基坑，在邻近既有地铁一侧预留土堤，以避免过早扰动既有地铁周边的土体，然后限时分段跳仓开挖预留土堤并架设支撑或打设锚索。邻近地铁侧的所有锚杆成孔时需采用套管护壁成孔工艺以保证孔壁稳定。4）在肥槽回填方面，邻近地铁侧的地下室主体结构底板应外挑至支护桩侧，并与其顶紧，且在肥槽回填至地下室各层顶板标高处时，应在肥槽范围内施作与地下室顶板等厚的C30素混凝土板撑，板撑应与支护桩及主体结构密贴顶紧，以防后期锚索失效而导致支护桩向基坑内侧变形，从而引起既有地铁结构产生水平变形。

3基坑变形监测和预警技术

3.1监测项目

在对基坑变形进行监测之前，有必要了解施工地下水位的情况和周围建筑物的距离情况，并确定全面的监测项目。本文研究的基坑监测项目主要有：①支护结构水平位移；②支护结构沉降；③周边建筑物沉降；④地下水位；⑤锚索应力监测。这一内容关系到锚索能否正常发挥工作性能，严格根据要求机芯张拉能使锚索预应力损失最小，补张拉措施对弥补锚索应力损失有较好的作用，能够减小桩的位移；

⑥支护桩测斜。

3.2监测现场管理

在基坑变形的监测过程中，采用预警技术，更依赖于理想的现场管理对监测工作提供保障，维持监测秩序，从而得到更精确可靠的监测结果，避免外界因素的干扰。在应用基坑变形监测和预警技术的实例中，需要严格采取如下的管理秩序：①观测工作一定要根据规定的频率观察和记录基坑的变形情况；②观测完成后，监测人员需要完整地记录观测结果，同时还应科学、合理地整理监测结果并进行上报，然后将内业计算结果做好记录、储存；③工作人员除了记录提交给业主和有关部门的日期外，监测员还必须报告观察的整体情况和各项结果，并讨论观察中的关键和重点问题；④如果发生突发情况时，需立刻发出通知，并在最短时间内妥善处理问题。

3.3立柱桩沉降监测分析

在基坑开挖过程中，由于开挖面的不断变化，很难直接监测坑底隆沉，但是坑底隆沉会带动立柱的隆沉，因此可以通过监测立柱的隆沉来分析坑底的变形特性。立柱在基坑开挖阶段出现明显的隆起，这是由于随着土体的开挖，土体释放自重应力使坑底土向上回弹，向上回弹的土体与立柱之间的摩阻力带动立柱产生了向上的位移。在基坑施工的第3阶段，随着开挖深度的不断增大，立柱隆起值的变化速率也明显增大。立柱隆起最大值发生在第4阶段，此时基坑开挖至基底，而底板尚未完全硬化发挥作用，隆起值仍在缓慢增大，但由于底板和垫